本發(fā)明屬于環(huán)式電永磁吸盤技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁性單元及其環(huán)式電永磁吸盤。

背景技術(shù)：

電控永磁吸盤是起重電永磁是結(jié)合電磁、永磁各有特性的新型起重設(shè)備。其中電控永磁吸盤的磁極結(jié)構(gòu)分為內(nèi)外兩部分，外部是導(dǎo)磁磁軛，內(nèi)部由上層高矯頑力釹鐵硼和磁極塊，其中釹鐵硼永磁體分布在磁極塊側(cè)面和磁軛之間；下層由可對其正反向充磁的中等矯頑力的鋁鎳鈷磁鋼和勵磁線圈組成。該電控永磁吸盤在工作時，利用勵磁線圈對可逆磁鋼正反向充磁，改變環(huán)式電永磁吸盤表面的磁感線分布，從而實現(xiàn)環(huán)式電永磁吸盤的吸持和釋放功能。

目前，現(xiàn)有的電控永磁吸盤，有如專利申請?zhí)枮椤?01410263876.5”，名稱為“一種環(huán)式電永磁吸盤”的中國發(fā)明專利，以及專利申請?zhí)枮椤?01320761602.X”，名稱為“一種具有全磁極磁力檢測及溫度檢測環(huán)式電永磁吸盤”的中國實用新型專利，兩者所述的環(huán)式電永磁吸盤的磁極結(jié)構(gòu)與上述所述的結(jié)構(gòu)相似。這種結(jié)構(gòu)雖然可以有效的實現(xiàn)環(huán)式電永磁吸盤的功能，但由于組成環(huán)式電永磁吸盤的磁極由上下兩層組成，限制了環(huán)式電永磁吸盤的厚度和體積大小。

針對于上述的技術(shù)問題，人們進行不斷的探索，并提出如專利申請?zhí)枮? “201410261653.5”，名稱為“一種極向平行的雙磁體電控永磁吸盤”的中國發(fā)明專利。該專利具體揭露了一種極向平行的雙磁體的電控永磁吸盤，其雖然通過可逆磁鋼與不可逆磁鋼的平行設(shè)置減小了環(huán)式電永磁吸盤整體厚度，但因為線圈并非全部緊密圍繞可逆磁鋼，可逆磁鋼遠離勵磁線圈的部分就不易被充磁，導(dǎo)致不可逆磁鋼充磁不均勻。由于可逆磁鋼的不均勻充磁，環(huán)式電永磁吸盤對工件的吸力的均勻性就受到影響，容易造成工件脫落的后果。這樣為了避免工件的脫落，只能通過增加線圈匝數(shù)和增大電流來保證可逆磁鋼的充分充磁。相應(yīng)地，電流的大小和線圈的匝數(shù)直接影響了線圈的使用壽命和環(huán)式電永磁吸盤的體積。另外，目前的環(huán)式電永磁吸盤均只有一個吸持面，對于需要兩個吸持面的場合，只能采取增加環(huán)式電永磁吸盤或采用機械結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的方法，這就增加了設(shè)備的成本或者故障可能性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于解決上述技術(shù)問題的磁性單元及其環(huán)式電永磁吸盤。

具體地，一種磁性單元，包括可逆磁環(huán)、不可逆磁環(huán)、導(dǎo)磁板及勵磁線圈，所述不可逆磁環(huán)鑲嵌在可逆磁環(huán)內(nèi)且兩者的高度相等；所述導(dǎo)磁板固定地設(shè)置在所述可逆磁環(huán)與不可逆磁環(huán)相貼合的兩個端面上；所述勵磁線圈纏繞在不可逆磁環(huán)的外部，并相對于不可逆磁環(huán)包裹設(shè)置。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述可逆磁環(huán)和不可逆磁環(huán)的橫截面統(tǒng)一設(shè)置為開設(shè)有中心孔的圓形或者正方形結(jié)構(gòu)，且其磁感線均沿高度方向進行分布。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述可逆磁環(huán)的材料包括錳鋁碳、鋁鎳鈷或者 鐵鉻鈷，其矯頑力為30-200kA/m。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述不可逆磁環(huán)的材料包括永磁鐵氧體、釤鈷或者釹鐵硼，其矯頑力為600—2000kA/m。

本發(fā)明還提供一種環(huán)式電永磁吸盤，包括外殼，以及至少一個上述的磁性單元，其中所述外殼包裹磁性單元，并用螺絲進行固定。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述電永磁吸盤包括多個磁性單元，且所述的多個磁性單元相對于外殼進行橫向排布。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述電永磁吸盤包括多個磁性單元，且所述的多個磁性單元相對于外殼進行縱向疊加。

由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明所提供的環(huán)式電永磁吸盤，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：1、通過磁性單元的合理結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得該環(huán)式電永磁吸盤的上下兩個端面可同時進行吸持或卸載，從而彌補了現(xiàn)有環(huán)式電永磁吸盤只有一個端面作為工作面的不足；2、由于整個環(huán)式電永磁吸盤結(jié)構(gòu)為中心對稱，使得該磁性單元的磁力線分布均勻，進而促進環(huán)式電永磁吸盤作用工件時受力平衡；3、采用環(huán)狀的可逆磁環(huán)與不可逆磁環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得該環(huán)式電永磁吸盤的工作面有一個中心孔，其中心孔不僅起到了隔離磁環(huán)兩邊磁力線，以增強環(huán)式電永磁吸盤性能的作用，而且也可作為物料的輸運空間；4、將該磁性單元應(yīng)用在環(huán)式電永磁吸盤中，可通過縱向疊加磁性單元的方式，提高單位面積的環(huán)式電永磁吸盤吸力，也可采用橫向排布磁性單元的方式，以增加環(huán)式電永磁吸盤的總吸力；5、由于該磁性單元整體結(jié)構(gòu)簡單且加工方便，使得磁性單元的體積可以容易地縮小或者放大，進而使得 應(yīng)用該磁性單元的環(huán)式電永磁吸盤可以制作出微型機電開關(guān)裝置或者大型環(huán)式電永磁吸盤。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中磁性單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中磁性單元設(shè)置為圓形結(jié)構(gòu)時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中磁性單元設(shè)置為正方形結(jié)構(gòu)時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明所提供的環(huán)式電永磁吸盤的磁通分布示意圖，其中該環(huán)式電永磁吸盤處于卸載狀態(tài)。

圖5為本發(fā)明所提供的環(huán)式電永磁吸盤的磁通分布示意圖，其中該環(huán)式電永磁吸盤處于吸持狀態(tài)。

圖6為本發(fā)明中磁性單元以縱向疊加方式裝配至環(huán)式電永磁吸盤的示意圖。

圖7為本發(fā)明中磁性單元以橫向排布方式裝配至環(huán)式電永磁吸盤的示意圖。

圖8為本發(fā)明所提供的環(huán)式電永磁吸盤的俯視圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合具體實施方式并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié) 構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。

請參閱圖6-圖8，本發(fā)明所提供的環(huán)式電永磁吸盤100，包括外殼10，及設(shè)于外殼10內(nèi)的磁性單元20，其中所述外殼10包括磁性單元20，并用螺絲30進行固定?？梢岳斫?，本實施例的電永磁吸盤100其外殼10的外接結(jié)構(gòu)，具體匹配于所述磁性單元的結(jié)構(gòu)，且該外殼10的外端面與磁性單元20之間通過多個塑料螺絲進行固定。

請參閱圖1-圖3，所述磁性單元20具體包括可逆磁環(huán)21、不可逆磁環(huán)22、導(dǎo)磁板23和勵磁線圈24。其中所述可逆磁環(huán)21與不可逆磁環(huán)22兩者的高度相等，可逆磁環(huán)21的內(nèi)徑等于不可逆磁環(huán)22的外徑，且不可逆磁環(huán)22具體是鑲嵌在可逆磁環(huán)21內(nèi)的，優(yōu)選地，所述不可逆磁環(huán)22的厚度要略大于所述可逆磁環(huán)21的厚度。所述導(dǎo)磁板23具體是固定在可逆磁環(huán)21與不可逆磁環(huán)22的上、下兩面，并相對于可逆磁環(huán)21及不可逆磁環(huán)22相貼合；所述勵磁線圈24具體是纏繞在可逆磁環(huán)21的外部，并相對于不可逆磁環(huán)22包裹設(shè)置。

由上述磁性單元20具體構(gòu)件的組合及各構(gòu)件之間位置關(guān)系的設(shè)置可知，本發(fā)明的磁性單元20具體為上下對稱的結(jié)構(gòu)，這樣將該磁性單元20的上、下兩個端面均可作為操作面使用，進而使得將該磁性單元20具體裝配到電永磁吸盤100中使用，使得該電永磁吸盤100的上下兩個端面可同時進行吸持或卸載，從而彌補了現(xiàn)有環(huán)式電永磁吸盤只有一個端面作為工作面的不足。同時，該磁性單元20整體結(jié)構(gòu)簡單且加工方便，使得磁性單元20的體積可以容易地縮小或者放大，進而使得應(yīng)用該磁性單元20的電永磁吸盤100可以制作出微型機電開關(guān)裝置或者大型環(huán)式電永磁吸盤。

本發(fā)明的可逆磁環(huán)21和不可逆磁環(huán)22其橫截面統(tǒng)一設(shè)置為開設(shè)有中心 孔的圓形或者正方形結(jié)構(gòu)，且其磁感線均沿高度方向進行分布，使得該磁性單元20整體為中心對稱結(jié)構(gòu)，使得該磁性單元20的磁力線分布均勻，進而促進電永磁吸盤100作用工件時受力平衡；所述導(dǎo)磁板23為金屬軟磁材料制備而成，以起導(dǎo)磁磁軛的作用，具體可以采用的材料包括硅鋼、45號鋼和A3鋼等，其中低碳鋼的磁導(dǎo)率和飽和磁感應(yīng)強度均較高，有利于增大環(huán)式電永磁吸盤的表面磁場和吸力。所述導(dǎo)磁板23應(yīng)用在該電永磁吸盤100中，具體是通過螺絲30與殼體10進行連接固定。

其中，所述不可逆磁環(huán)22的材料包括永磁鐵氧體、釤鈷或者釹鐵硼，其矯頑力為600—2000kA/m，亦即，本發(fā)明的不可逆磁環(huán)22的材料具體可選用的永磁鐵氧體、釤鈷或者釹鐵硼的至少一種。永磁鐵氧體的材料價格便宜，但性能較低。為提高吸力，優(yōu)選地，所述的不可逆磁環(huán)22采用釹鐵硼磁體。這是因為釹鐵硼磁體具有常溫下最優(yōu)異的磁性能，但其磁性能受溫度影響較大，隨溫度增加剩磁和矯頑力均逐漸下降，矯頑力溫度系數(shù)約千分之五每度。因此為了保證較高的工作溫度下(如100度)，其磁體還具有一定的磁性能，則需要其常溫磁性能尤其是矯頑力足夠高，因此綜合考慮，此類磁體的矯頑力不低于600kA/m為宜。和釹鐵硼磁體最高200度左右工作溫度相比，釤鈷磁體的矯頑力溫度系數(shù)極低，最高工作溫度近500度，因此對于高溫條件(大于200度)下使用的環(huán)式電永磁吸盤，采用釤鈷最為合適。

由于受勵磁線圈24的電流限制，使得可逆磁環(huán)21通常選用矯頑力較低的永磁材料，以便容易地進行磁場的換向，本發(fā)明的可逆磁環(huán)21的材料具體包括永磁鐵氧體、釤鈷或者釹鐵硼，其矯頑力為30-200kA/m。為獲得盡可能高的剩磁，也可以采用鋁鎳鈷磁體。可分為高剩磁的五類和高矯頑力的八類兩 種，其中八類磁體的矯頑力溫度系數(shù)可達萬分之二每度，長時間工作溫度可以在500度，但由于其矯頑力過高，實際上并不適合環(huán)式電永磁吸盤的應(yīng)用。因而這里選用五類磁鋼更為合適，滿足矯頑力適中、使用溫度高、穩(wěn)定性好的要求。

可以理解，為使得電永磁吸盤100正常工作，還需要一個電流控制器(圖未示)，并通過對勵磁線圈24的充放電來實現(xiàn)該電永磁吸盤100工作時對工件的吸持和卸載。優(yōu)選地，所述的控制器是利用可控硅整流輸出直流電，具有電流方向切換、過流保護、勵磁線圈溫度檢測和磁場強度測量等功能。

請參閱圖4、圖5，當(dāng)可逆磁環(huán)21與不可逆磁環(huán)22磁極取向相反時，磁力線在磁性單元20內(nèi)形成閉合回路，基本無磁通通過工件，此時磁性單元20對工件的吸力很小或接近于零；當(dāng)對可逆磁環(huán)21反向充磁后，可逆磁環(huán)21與不可逆磁環(huán)22磁極取向相同，可逆磁環(huán)21的磁場與不可逆磁環(huán)22的磁場相互疊加，大量磁通通過工件，工件被吸合。

本發(fā)明的電永磁吸盤100根據(jù)使用的需求其具體包括至少一個磁性單元20，且當(dāng)本發(fā)明的電永磁吸盤100包括多個磁性單元20時，可以將該磁性單元20進行縱向疊加或者橫向排布這兩種方式在外殼10內(nèi)設(shè)置。相應(yīng)地，當(dāng)外殼10內(nèi)的多個磁性單元20進行縱向疊加時，可以提高該電永磁吸盤100工作時對工件單位面積的吸力，以確保該電永磁吸盤100對工件的吸持作用；當(dāng)外殼10內(nèi)的多個磁性單元20進行橫向排布時，可以提高該電永磁吸盤100工作時對工件單位面積的吸力作用點數(shù)量，以確保該電永磁吸盤100對工件的吸持作用。

由上可知，組成磁性單元20的不可逆磁環(huán)22與可逆磁環(huán)21均設(shè)置為開設(shè) 有中心孔的結(jié)構(gòu)，使得將該磁性單元20以縱向疊加的方式裝配在外殼10內(nèi)時，會使得該電永磁吸盤100整體形成一個相通的中心孔，當(dāng)以橫向排布的方式裝配在外殼10內(nèi)時，會使得該電永磁吸盤100整體形成多個分的中心孔，可以理解，該電永磁吸盤100整體所形成的中心孔其性質(zhì)具體取決于不可逆磁環(huán)22與可逆磁環(huán)21的形狀，且該中心孔應(yīng)用在該電永磁吸盤100上，可以對不可逆磁環(huán)22與可逆磁環(huán)21起到隔離兩邊磁力線的作用，以進一步增強該電永磁吸盤100的性能，同時也可作為該電永磁吸盤100中其它特殊零件的加工空間。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，本發(fā)明的電永磁吸盤100在每個磁性單元20的勵磁線圈24的表面上分別貼有熱敏電阻241，用于對勵磁線圈24的溫度進行監(jiān)測，以防勵磁線圈24因高溫而損壞。

綜上所述，本發(fā)明所提供的環(huán)式電永磁吸盤，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：1、通過磁性單元的合理結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得該環(huán)式電永磁吸盤的上下兩個端面可同時進行吸持或卸載，從而彌補了現(xiàn)有環(huán)式電永磁吸盤只有一個端面作為工作面的不足；2、由于整個環(huán)式電永磁吸盤結(jié)構(gòu)為中心對稱，使得該磁性單元的磁力線分布均勻，進而促進環(huán)式電永磁吸盤作用工件時受力平衡；3、采用環(huán)狀的可逆磁環(huán)與不可逆磁環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得該環(huán)式電永磁吸盤的工作面有一個中心孔，其中心孔不僅起到了隔離磁環(huán)兩邊磁力線，以增強環(huán)式電永磁吸盤性能的作用，而且也可作為物料的輸運空間；4、將該磁性單元應(yīng)用在環(huán)式電永磁吸盤中，可通過縱向疊加磁性單元的方式，提高單位面積的環(huán)式電永磁吸盤吸力，也可采用橫向排布磁性單元的方式，或者先縱向地疊加磁性單元，然后將疊加后的部分再進行橫向排布的方式，以增 加環(huán)式電永磁吸盤的總吸力；5、由于該磁性單元整體結(jié)構(gòu)簡單且加工方便，使得磁性單元的體積可以容易地縮小或者放大，進而使得應(yīng)用該磁性單元的環(huán)式電永磁吸盤可以制作出微型機電開關(guān)裝置或者大型環(huán)式電永磁吸盤。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳發(fā)明而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包括在發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。